จะเลือกแพ็คเกจเซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างไร

เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความร้อนของการใช้งาน ผู้ออกแบบจำเป็นต้องเปรียบเทียบคุณลักษณะทางความร้อนของบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ประเภทต่างๆในบทความนี้ Nexperia กล่าวถึงเส้นทางการระบายความร้อนของแพ็คเกจลวดเชื่อมและแพ็คเกจพันธะชิป เพื่อให้นักออกแบบสามารถเลือกแพ็คเกจที่เหมาะสมยิ่งขึ้น

การนำความร้อนเกิดขึ้นได้อย่างไรในอุปกรณ์ที่ยึดด้วยลวด

แผงระบายความร้อนหลักในอุปกรณ์ที่ต่อด้วยลวดจะมาจากจุดอ้างอิงทางแยกไปยังข้อต่อประสานบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ดังแสดงในรูปที่ 1 ผลของกำลังรองจะเป็นไปตามอัลกอริธึมอย่างง่ายของการประมาณลำดับที่หนึ่ง ช่องทางการบริโภค (แสดงในรูป) ไม่มีนัยสำคัญในการคำนวณความต้านทานความร้อน

ช่องความร้อนในอุปกรณ์ที่พันด้วยลวด

ช่องการนำความร้อนแบบคู่ในอุปกรณ์ SMD

ความแตกต่างระหว่างแพ็คเกจ SMD และแพ็คเกจที่ผูกมัดด้วยลวดในแง่ของการกระจายความร้อนก็คือ ความร้อนจากจุดเชื่อมต่อของอุปกรณ์สามารถกระจายไปตามช่องสัญญาณที่แตกต่างกันสองช่อง กล่าวคือ ผ่านลีดเฟรม (เช่นในกรณีของแพ็คเกจที่ผูกด้วยลวด) และ ผ่านกรอบคลิป

การถ่ายเทความร้อนในแพ็คเกจที่ยึดติดด้วยชิป

คำจำกัดความของความต้านทานความร้อนของจุดต่อกับข้อต่อบัดกรี Rth (j-sp) นั้นซับซ้อนยิ่งขึ้นเมื่อมีข้อต่อบัดกรีอ้างอิงสองตัวจุดอ้างอิงเหล่านี้อาจมีอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ส่งผลให้ความต้านทานความร้อนเป็นแบบเครือข่ายขนาน

Nexperia ใช้วิธีการเดียวกันในการดึงค่า Rth(j-sp) สำหรับอุปกรณ์ที่เชื่อมด้วยชิปและอุปกรณ์ที่บัดกรีด้วยลวดค่านี้แสดงลักษณะเฉพาะของเส้นทางระบายความร้อนหลักจากชิปไปยังลีดเฟรมไปจนถึงข้อต่อบัดกรี ทำให้ค่าสำหรับอุปกรณ์ที่เชื่อมด้วยชิปคล้ายกับค่าสำหรับอุปกรณ์ที่บัดกรีด้วยลวดในรูปแบบ PCB ที่คล้ายกันอย่างไรก็ตาม ช่องที่สองไม่ได้ใช้อย่างเต็มที่เมื่อแยกค่า Rth(j-sp) ดังนั้นศักยภาพทางความร้อนโดยรวมของอุปกรณ์จึงสูงกว่า

ในความเป็นจริง ช่องระบายความร้อนที่สำคัญช่องที่สองเปิดโอกาสให้นักออกแบบปรับปรุงการออกแบบ PCBตัวอย่างเช่น สำหรับอุปกรณ์ที่บัดกรีด้วยลวด ความร้อนสามารถกระจายผ่านช่องทางเดียวเท่านั้น (ความร้อนส่วนใหญ่ของไดโอดจะกระจายผ่านพินแคโทด)สำหรับอุปกรณ์แบบหนีบสามารถกระจายความร้อนได้ที่ขั้วทั้งสอง

การจำลองสมรรถนะทางความร้อนของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

การทดลองจำลองแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการระบายความร้อนสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญหากเทอร์มินัลอุปกรณ์ทั้งหมดบน PCB มีเส้นทางระบายความร้อนตัวอย่างเช่น ในไดโอด PMEG6030ELP ที่บรรจุหีบห่อ CFP5 (รูปที่ 3) ความร้อน 35% จะถูกถ่ายโอนไปยังหมุดแอโนดผ่านแคลมป์ทองแดง และ 65% จะถูกถ่ายโอนไปยังพินแคโทดผ่านลีดเฟรม

ไดโอดบรรจุ CFP5

“การทดลองจำลองยืนยันว่าการแยกแผงระบายความร้อนออกเป็นสองส่วน (ดังแสดงในรูปที่ 4) เอื้อต่อการกระจายความร้อนมากกว่า

หากฮีทซิงค์ขนาด 1 ซม.² ถูกแยกออกเป็นฮีทซิงค์ขนาด 0.5 ซม.² สองตัวที่อยู่ใต้ขั้วต่อทั้งสองขั้ว ปริมาณพลังงานที่ไดโอดสามารถกระจายไปที่อุณหภูมิเดียวกันจะเพิ่มขึ้น 6%

ฮีทซิงค์ขนาด 3 ซม.² สองตัวเพิ่มการกระจายพลังงานประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับการออกแบบแผงระบายความร้อนมาตรฐานหรือฮีทซิงค์ขนาด 6 ซม.² ที่ติดอยู่ที่แคโทดเท่านั้น”

ผลลัพธ์การจำลองความร้อนพร้อมแผงระบายความร้อนในพื้นที่และตำแหน่งของบอร์ดต่างๆ

Nexperia ช่วยให้นักออกแบบเลือกแพ็คเกจที่เหมาะกับการใช้งานของพวกเขามากขึ้น

ผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์บางรายไม่ได้ให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่นักออกแบบเพื่อพิจารณาว่าบรรจุภัณฑ์ประเภทใดจะให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีกว่าสำหรับการใช้งานของพวกเขาในบทความนี้ Nexperia อธิบายเส้นทางระบายความร้อนในอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อด้วยลวดและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อด้วยชิป เพื่อช่วยให้นักออกแบบตัดสินใจเกี่ยวกับการใช้งานได้ดีขึ้น

ข้อเท็จจริงโดยย่อเกี่ยวกับ NeoDen

1 ก่อตั้งขึ้นในปี 2010 มีพนักงาน 200+ คน พื้นที่ 8,000+ ตร.ม.โรงงาน

2 ผลิตภัณฑ์ NeoDen: เครื่อง PNP ซีรีส์อัจฉริยะ, NeoDen K1830, NeoDen4, NeoDen3V, NeoDen7, NeoDen6, TM220A, TM240A, TM245P, เตาอบ reflow IN6, IN12, เครื่องพิมพ์ Solder paste FP2636, PM3040

3. ประสบความสำเร็จกับลูกค้ามากกว่า 10,000 รายทั่วโลก

④ ตัวแทนทั่วโลกมากกว่า 30 ราย ครอบคลุมในเอเชีย ยุโรป อเมริกา โอเชียเนีย และแอฟริกา

⑤ ศูนย์ R&D: 3 แผนก R&D พร้อมวิศวกร R&D มืออาชีพมากกว่า 25 คน

⑥จดทะเบียนกับ CE และได้รับสิทธิบัตรมากกว่า 50 รายการ

⑦ วิศวกรฝ่ายควบคุมคุณภาพและสนับสนุนด้านเทคนิคมากกว่า 30 คน ฝ่ายขายต่างประเทศอาวุโสมากกว่า 15 คน ลูกค้าตอบกลับทันเวลาภายใน 8 ชั่วโมง โซลูชันระดับมืออาชีพที่ให้บริการภายใน 24 ชั่วโมง